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浅谈城镇道路工程软土路基处理技术

热度0票 浏览4次 时间:2019年9月11日 14:52
  曹忠华
  (福州兢成建设监理咨询有限公司,福建 福州 350001)摘 要: 城镇道路建设成为城镇发展的重要指标之一,属于经济发展的基础设施,在经济发展中起着重要的作用,同时城镇经济发展和规模的扩大促使城镇道路不断向外延伸发展,两者之间是相辅相成,相互促进作用。文章就城镇道路建设中遇到软土地基处理技术相关方面的问题进行分析和研究,介绍了现有的软土地基处理技术,并提出一些建议,对今后的道路建设提供些许作用。
  关键词: 城镇道路;软土路基;处理技术 随着城市建设快速发展,城镇道路建设规模不断扩大,在城镇道路建设过程中,河、塘、湖、海等地区经常存在软土层路基,如果未对这些软土层采取合理有效的技术处理,将使整个道路的质量和使用寿命大大降低,甚至造成安全隐患,因此如何处理软土路基将决定道路质量,进而影响到城道路承载能力、通行能力和行车安全,对城镇建设有重大影响作用。当前,国内软土路基处理有很多施工措施,在城镇道路建设可以借鉴这些处理技术,同时还应根据不同的地质条件、土壤类型、气候特点和车流量的大小等诸多因素,来分析判定采取何种处理方式更为科学、经济、合理。有时候,同一路段出现不同类型的土壤层,这就要求应更进一步地对各软土层特征和性质进行充分的了解,所采用的处理技术判断有着更高的要求,故而建设施工中解决问题才会有针对性。
  1 软土路基定义
  软土是指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土路基中拥有软土的所有特点,其主要特征有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、拢动性大、透水性差、土层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大。
  2 软土路基处理技术发展史
  软土路基处理技术有悠久的发展史,经过历史的长期发展和积累,至今得到了较大的创新和长足的进步,对这些处理技术的应用越来越成熟,根据我国有关史料记载,在三千年前,就有出现始用木料、麦秆、竹类等物体做为地基加固材料,随着人们认识的发展和使用熟练度的提高,后来采用了石头、大密度土等做为地基加固材料,到了近代,在道路建设方面的发展应用较为明显,常用的处理技术有 :强夯法、抛石填筑法、挤密法、灰土桩、化学灌浆、砂垫层等。近二、三十年随着我国建筑行业的快速发展,引用西方国家新型技术和工艺,并结合本国的地质状况和技术水平,在建筑领域不断研究出更为适合我国建设的处理技术,促进我国建筑业更快更科学地发展。
  3 城镇道路软土路基处理技术
  处理软土路基技术有很多种,其最终的目标是固化土体、减少软土含水量、减少孔隙比、减少沉降量、提高路基承载力和稳定性,保证道路的质量和行车安全。在施工过程中应当结合地质情况、施工造价、施工地形条件等各种因素选择合理的软土路基处理技术,达到既定的施工质量标准。常见的软土处理技术主要有以下几种 :
  3.1 排水固结法
  软土地基在堆载荷载作用下,使得土壤中的孔隙水通过布置竖向排水井(如砂井或塑料排水带等)被排出。在道路软土路基布置竖向砂井或塑料排水带,然后在路基表面布上一层砂垫层,在砂垫层上堆填土石等堆载物对地基进行加载预压,在预压荷载的作用下,土壤中的孔隙水逐步排出,经过砂井或塑料排水带排向表面上的砂垫层,由砂垫层向两侧排出。当孔隙水排出后,土壤孔隙比变小,地基土体发生固结变化,逐步增 长土体抗剪强度和地基的承载力,减少路基沉降量,提高路基稳定性。预压荷载一般采用超载预压,施工周期一般要达到 6个月,若采用欠载预压,则施工周期将更长,往往达不到预期效果,故一般不采用欠载预压。该项处理技术施工工艺简单,适用于饱和的软土且含水量较多的土层。
  3.2 灌浆法
  灌浆法是指利用气压、液压或电化学原理将一些能固化的浆液注入地基中天然的孔隙内,改变土体的物理力学性质。将浆液注入土体中形成至密结构,提高土体强度,且具有一定的防渗性能,改变土体化学性能,使路基的稳定性得到提高,达到软土路基处理目标。根据浆液材料的性质可分为无机系列和有机系列两种,其中无机系列分为 :水泥类、水泥粘土类、粘土类、水玻璃类等,其中水泥类还可以分为单液水泥浆、水泥水玻璃和粉煤灰水泥浆等。有机系列分为:木质类,丙烯酰胺类、聚氨酯类、环氧树脂类等。在软土地基处理中选用的材料一般使用单液水泥浆、粉煤灰水泥浆、水泥粘土类。根据灌浆目的和地下水条件不同,还可以参入不同的外加剂,以达到加固地基特殊作用。在城镇道路软基处理灌浆法中常见有两种方式 :
  3.2.1 压密灌浆法
  在软体路基中钻孔,从孔洞中灌入浆液,在压力作用下在注浆点处将土体压密,在注浆管端部附近形成形状不一定规则浆泡,此浆泡向外扩张,引起土体复杂的径向和切向应力,此应力能够提高土体密度和强度。浆泡的大小与形状与地基土的密度、湿度、力学性质及地表的约束力有关,还受到灌浆压力大小和注浆速率的影响。压密灌浆法还影响到浆泡以外的土体,在距离浆泡表面的 30cm 至 2m 范围内的土体都受到不同程度的加密作用。在施工中应当根据设计的灌浆压力大小和注浆速率认真计算压密灌浆的作用范围来确定钻孔的孔间距,通过有效的作用距离合理布点,提高施工效率,使软土路基加固得到有效的处理,同时也能缩短施工工期和节约工程造价。
  3.2.2 电动化学灌浆法
  利用注浆管和虑水管作为阳极和阴极,孔隙水在通电作用下形成电渗。在软基处理中将带孔的注浆管作为电极的阳极,使用滤水管作为电极的阴极,在压力作用下使浆从阳极注浆管中压入土体,同时通上直流电,土体中孔隙水在电渗作用下由阳极流向阴极,在通电区域范围内土体中的含水量大大降低,从阳极到阴极形成渗浆通路,浆液在渗浆通路中存在于土体孔隙中,土体得到了固化,将浆液注入土体中形成至密结构,提高土体强度,且减少软土含水量、减少孔隙比、减少沉降量,使路基稳定。
  3.3 桩基法
  在软土层较厚且不宜大面积处理的情况下,可采用桩基法进行路基处理,桩基法主要有水泥搅拌桩和钢筋混凝土桩。
  3.3.1 水泥搅拌桩
  将水泥作为固化剂的主剂,使用搅拌桩机械将水泥注入土体中,与土体充分搅拌,使水泥和土壤发生物理及化学反应。
  土体发生固结,从而提高地基承载力和土体抗剪强度。在施工中,水泥与饱和软土应当充分拌和,水泥颗粒与饱和软土中的水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。这些化合物再经过一系列的化学反应最后以针状结晶的形式在比较短的时间里析出,把软土中大量的自由水以结晶水的形式固定下来,从而减少软土含水量、减少孔隙比、使土体稳定。在施工中应注意控制水泥用量,水泥用量不得低于设计值,控制水泥浆比重且应做到二喷四搅要求,必须充分搅拌,这样桩身质量得到有效控制,保证地基承载力,减少路基沉降量,使路基稳定。
  3.3.2 钢筋混凝土桩
  将钢钢筋混凝土预制桩压入软土路基中,利用其较强的承载力及抗剪力,提高路基整体强度和稳定性,有效减少路面沉降,提高路基负荷能力。此法施工现场作业面要求较高,要考虑桩机行走在路基上的荷载,一般施工造价较高。
  3.4 挤密法
  挤密法是以振动或冲击等方法成孔,然后在孔中填入砂、石、土、石灰、灰土或其它材料,并加以捣实成桩体,按照孔中填入材料的不同,可以将桩体分为砂桩、砂石桩、石灰桩、灰土桩,水泥粉煤灰碎石桩(CFG 桩法)、粉喷桩等。在软基处理中使用打桩设备或振动打桩设备作用在桩体上,使桩体对周边的土体产生横向挤密作用,在挤密功能作用下,土粒彼此移动,使小颗粒进入大颗粒的空隙里,土粒之间彼此靠近,土颗粒之间的空隙减小,使土体密实,土体孔隙比减小,同时在挤密作用下孔隙水减少。挤密法是加快土体固化速度,减少土体孔隙比,提高路基承载力,减少路基沉降量,提高路基的稳定性。该法适用于松软砂类土及湿陷性土层。
  3.5 换填法
  换填法是指将路基范围内的软土清除,用稳定性好,无侵蚀性的材料回填并压实或夯实。换填法一般适用于覆盖厚度不太大的软土层。施工时,先将厚度不大的软土层挖除,再利用质地坚硬、强度较高、性能稳定且具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层回填,并逐层采用人工或机械压实或夯实。该法施工工艺简单,施工设备简便,耗费量较少,软土层厚度不大,换土垫层与原软土层相比,具有较高承载力,较大的刚度,且变形量小,施工造价不高,适用性较广的特点。
  4 城镇道路软土路基施工影响因素
  在城镇道路软土路基处理过程中除了选择好的施工技术,还受到人的因素、机械及气候等因素影响,在施工中操作人员的操作不当,机械落后,台风、暴雨及冰雹等恶劣天气将影响施工质量,故而应当选择熟练的操作人员,选用先进的机械设备,并在施工过程中时时关注天气状况,尽量避免在雨季施工作业,在恶劣天气来临,要及时采取应急措施,以免造成不必要的人力物力损失。同时,应当合理安排施工顺序和人、材、机的配合,保证工程施工质量。
  5 结语
  城镇经济的发展离不开道路基础设施建设,随着城镇不断发展,软土层路基时常遇到,文章中列举的软土路基处理技术是目前常用的几种处理方式,都能有效地处理加固好路基,提高道路质量、使用寿命。更关键的是我们要懂得如何合理选用不同的处理方法,处理得当不仅可提高道路质量,还将避免不必要的工程投资浪费及工期延误。我国城镇道路建设规模和质量标准要求在不断提高,软土路基处理技术是一门课程,还应不断地探索、研究、创新。
  参考文献 :
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